JP2017101894A - Laser defense system and laser defense method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ防御システム、および、レーザ防御方法に関する。 The present invention relates to a laser protection system and a laser protection method.
近年、各国において高出力レーザ兵器の研究開発が行われている。他方、高出力レーザに対する防御については研究が進んでおらず、また、十分な防御策が確立されていない。 In recent years, research and development of high-power laser weapons has been conducted in various countries. On the other hand, research on protection against high-power lasers has not progressed, and sufficient protection measures have not been established.
関連する技術として、特許文献1には、航空機搭載用風計測ライダー装置が記載されている。特許文献1に記載のライダー装置は、所望の遠隔領域の風速をドップラー効果に基づき計測する。ライダー装置は、送信光としてのレーザ光を大気中のエアロゾルに照射して、エアロゾルからのレーザ散乱光を受信光として受信する。ライダー装置は、当該送信光と当該受信光との間の波長変化量(ドップラーシフト量)に基づいて、風速を計測する。特許文献1にライダー装置においては、レーザ光源の前方に、厚みを変えることが可能な光学フィルタが配置される。飛行高度の変動により、航空機前方の大気の屈折率が変動するので、当該屈折率の変動に対応して、光学フィルタの厚さが調整される。光学フィルタの厚さの調整により、風速計の計測精度が向上する。
As a related technique,
特許文献2には、高出力レーザ兵器における課題として、サーマルブルーミング、大気収差の問題が記載されている。特許文献2に記載のレーザシステムは、大気収差による出力光ビームの波面歪みを補償する光学素子を含む。 Patent Document 2 describes problems of thermal blooming and atmospheric aberration as problems in a high-power laser weapon. The laser system described in Patent Document 2 includes an optical element that compensates for wavefront distortion of an output light beam due to atmospheric aberration.
特許文献3には、サーマルブルーミングについて記載されている。特許文献3によれば、サーマルブルーミングは、レーザによりビーム経路の温度が上昇される結果、ビーム経路における屈折率が変化する現象である。また、屈折率が変化すると、レンズ効果により、レーザソースから離れるほどレーザビームの直径が増加する。その結果、サーマルブルーミングは、高出力レーザ兵器の有効性を低減する。 Patent Document 3 describes thermal blooming. According to Patent Document 3, thermal blooming is a phenomenon in which the refractive index in the beam path changes as a result of the temperature of the beam path being raised by the laser. When the refractive index changes, the diameter of the laser beam increases as the distance from the laser source increases due to the lens effect. As a result, thermal blooming reduces the effectiveness of high power laser weapons.
特許文献4には、対ミサイルのレーザ防御システムが記載されている。特許文献4に記載のレーザ防御システムでは、ミサイルにレーザを照射することによりミサイルを破壊する。また、特許文献4には、サーマルブルーミングの問題を解決するために、1つの強力なレーザをミサイルに照射するのに代えて、2つの独立したレーザをミサイルに向けて収束させることが記載されている。 Patent Document 4 describes an anti-missile laser protection system. In the laser protection system described in Patent Document 4, the missile is destroyed by irradiating the missile with a laser. Patent Document 4 describes that, in order to solve the problem of thermal blooming, instead of irradiating the missile with one powerful laser, two independent lasers are converged toward the missile. Yes.
本発明の目的は、レーザ兵器による攻撃を防御可能なレーザ防御システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a laser protection system capable of preventing attacks by laser weapons.
この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。 These objects and other objects and benefits of the present invention can be easily confirmed by the following description and the accompanying drawings.
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments for carrying out the invention. These numbers and symbols are added with parentheses for reference in order to show an example of the correspondence between the description of the claims and the mode for carrying out the invention. Accordingly, the claims should not be construed as limiting due to the bracketed description.
いくつかの実施形態におけるレーザ防御システムは、レーザビーム(B)を照射するレーザ照射装置(10)と、前記レーザビーム(B)を照射する目標位置(T)を決定する制御装置(50)と、前記目標位置(T)に前記レーザビーム(B)が照射されるように、前記レーザビーム(B)の照射方向を調整する方向調整装置(30)とを具備する。前記制御装置(50)は、脅威物体(200)と防御対象物(100)との間の位置を前記目標位置(T)として決定する。前記方向調整装置(30)は、前記制御装置(50)からの指令に基づいて、前記レーザビーム(B)の照射方向を調整する。前記レーザ照射装置(10)は、前記制御装置(50)からの指令に基づいて、前記目標位置(T)に、前記レーザビーム(B)を照射することにより、前記目標位置(T)に防御領域(D)を生成する。 In some embodiments, the laser protection system includes a laser irradiation device (10) that irradiates a laser beam (B), and a control device (50) that determines a target position (T) to irradiate the laser beam (B). A direction adjusting device (30) for adjusting an irradiation direction of the laser beam (B) so that the laser beam (B) is irradiated to the target position (T). The control device (50) determines the position between the threat object (200) and the defense object (100) as the target position (T). The direction adjusting device (30) adjusts the irradiation direction of the laser beam (B) based on a command from the control device (50). The laser irradiation device (10) protects the target position (T) by irradiating the target position (T) with the laser beam (B) based on a command from the control device (50). Region (D) is generated.
上記レーザ防御システムにおいて、前記制御装置(50)は、脅威物体(200)の位置と防御対象物(100)の位置との両方に基づいて前記目標位置(T)を決定してもよい。 In the laser defense system, the control device (50) may determine the target position (T) based on both the position of the threat object (200) and the position of the defense object (100).
上記レーザ防御システムにおいて、前記レーザ照射装置(10)は、前記レーザビーム(B)の照射中に、前記レーザビーム(B)の特性を変更する特性変更機構(20)を備えていてもよい。 In the laser protection system, the laser irradiation device (10) may include a characteristic changing mechanism (20) that changes characteristics of the laser beam (B) during irradiation of the laser beam (B).
上記レーザ防御システムにおいて、変更される前記特性は、前記目標位置(T)における前記レーザビーム(B)の強度分布であってもよい。 In the laser protection system, the characteristic to be changed may be an intensity distribution of the laser beam (B) at the target position (T).
上記レーザ防御システムにおいて、前記脅威物体(200)の位置を取得する位置取得装置(70)を更に具備してもよい。前記制御装置(50)は、前記位置取得装置(70)により取得された前記脅威物体(200)の位置に基づいて、前記目標位置(T)を決定してもよい。 The laser protection system may further include a position acquisition device (70) that acquires the position of the threat object (200). The control device (50) may determine the target position (T) based on the position of the threat object (200) acquired by the position acquisition device (70).
上記レーザ防御システムにおいて、前記脅威物体(200)の位置が不明である時、前記制御装置(50)は、前記脅威物体(200)の仮想位置(200−1〜200−n;200−W)に基づいて前記目標位置(T)を決定してもよい。 In the laser protection system, when the position of the threat object (200) is unknown, the control device (50) determines the virtual position (200-1 to 200-n; 200-W) of the threat object (200). The target position (T) may be determined based on.
上記レーザ防御システムにおいて、前記脅威物体(200)の位置を取得する位置取得装置(70)を更に具備してもよい。前記制御装置(50)は、前記位置取得装置(70)により取得された前記脅威物体(200)の位置に基づいて、新たな目標位置(Tnew)を決定してもよい。前記制御装置(50)は、前記レーザビーム(B)の照射目標を、前記仮想位置(200−1〜200−n;200−W)に基づいて決定された前記目標位置から前記新たな目標位置(Tnew)に変更する変更指令を、前記レーザ照射装置(10)に送信してもよい。前記レーザ照射装置(10)は、前記変更指令に基づいて、前記新たな目標位置(Tnew)に、新たなレーザビームを照射してもよい。 The laser protection system may further include a position acquisition device (70) that acquires the position of the threat object (200). The control device (50) may determine a new target position (Tnew) based on the position of the threat object (200) acquired by the position acquisition device (70). The control device (50) sets the irradiation target of the laser beam (B) from the target position determined based on the virtual position (200-1 to 200-n; 200-W) to the new target position. You may transmit the change command changed to (Tnew) to the said laser irradiation apparatus (10). The laser irradiation device (10) may irradiate the new target position (Tnew) with a new laser beam based on the change command.
上記レーザ防御システムにおいて、前記レーザ照射装置(10)は、前記レーザビーム(B)を照射することにより、前記防御領域(D)にプラズマ(P)を生成してもよい。 In the laser protection system, the laser irradiation device (10) may generate plasma (P) in the protection region (D) by irradiating the laser beam (B).
上記レーザ防御システムにおいて、前記制御装置(50)は、脅威物体破壊モード、または、防御モードを選択的に実行してもよい。前記脅威物体破壊モードは、前記脅威物体(200)に破壊用レーザビームを直接照射することにより前記脅威物体を破壊するモードである。また、前記防御モードは、前記目標位置(T)に防御用レーザビームである前記レーザビーム(B)を照射することにより前記防御領域を生成するモードである。 In the laser protection system, the control device (50) may selectively execute a threat object destruction mode or a protection mode. The threat object destruction mode is a mode in which the threat object is destroyed by directly irradiating the threat object (200) with a laser beam for destruction. The defense mode is a mode in which the defense area is generated by irradiating the target position (T) with the laser beam (B) that is a defense laser beam.
上記レーザ防御システムにおいて、前記脅威物体(200)が発する電磁波を検出する電磁波検出装置(80)を更に具備してもよい。前記制御装置(50)は、前記電磁波検出装置(80)による前記電磁波の検出に基づいて、前記目標位置(T)の算出を開始してもよい。 The laser protection system may further include an electromagnetic wave detection device (80) that detects an electromagnetic wave emitted from the threat object (200). The control device (50) may start calculating the target position (T) based on the detection of the electromagnetic wave by the electromagnetic wave detection device (80).
上記レーザ防御システムにおいて、前記電磁波検出装置(80)は、レーダ波検出用受信機、光センサ、または、温度センサのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。 In the laser protection system, the electromagnetic wave detection device (80) may include at least one of a radar wave detection receiver, an optical sensor, and a temperature sensor.
上記レーザ防御システムにおいて、前記制御装置(50)は、前記脅威物体(200)と前記防御対象物(100)とを結ぶ線分と、前記レーザビーム(B)とのオーバーラップ長さ(L2)が閾値以上になるように前記目標位置(T)を決定してもよい。 In the laser protection system, the control device (50) includes an overlap length (L2) between a line segment connecting the threat object (200) and the protection target (100) and the laser beam (B). The target position (T) may be determined so that is equal to or greater than a threshold value.
上記レーザ防御システムにおいて、前記レーザ照射装置(10)は、第1照射装置(10A)と第2照射装置(10B)とを含んでいてもよい。前記レーザビーム(B)は、第1レーザビーム(B1)と第2レーザビーム(B2)とを含む。前記方向調整装置(30)は、前記第1レーザビーム(B1)の照射方向を調整する第1調整装置(30A)と、前記第2レーザビーム(B2)の照射方向を調整する第2調整装置(30B)とを含んでいてもよい。前記第1照射装置(30A)は、前記目標位置(T)に前記第1レーザビーム(B1)を照射してもよい。前記第2照射装置(30B)は、前記目標位置(T)または前記目標位置とは異なる第2目標位置(T2)に前記第2レーザビーム(B2)を照射してもよい。 In the laser protection system, the laser irradiation device (10) may include a first irradiation device (10A) and a second irradiation device (10B). The laser beam (B) includes a first laser beam (B1) and a second laser beam (B2). The direction adjusting device (30) includes a first adjusting device (30A) that adjusts the irradiation direction of the first laser beam (B1), and a second adjusting device that adjusts the irradiation direction of the second laser beam (B2). (30B) may be included. The first irradiation device (30A) may irradiate the first laser beam (B1) to the target position (T). The second irradiation device (30B) may irradiate the second laser beam (B2) to the target position (T) or a second target position (T2) different from the target position.
上記レーザ防御システムにおいて、前記制御装置(50)は、合成モードと分散モードとを選択的に実行してもよい。前記合成モードは、前記目標位置(T)に、前記第1レーザビーム(B1)および前記第2レーザビーム(B2)が照射されるように、前記第1調整装置(30A)および前記第2調整装置(30B)に調整指令を送信するモードである。前記分散モードは、前記目標位置(T)に前記第1レーザビーム(B1)が照射され、前記第2目標位置(T2)に前記第2レーザビーム(B2)が照射されるように、前記第1調整装置(30A)および前記第2調整装置(30B)に調整指令を送信するモードである。 In the laser protection system, the control device (50) may selectively execute a synthesis mode and a distributed mode. In the synthesis mode, the first adjustment device (30A) and the second adjustment are performed so that the first laser beam (B1) and the second laser beam (B2) are irradiated to the target position (T). In this mode, an adjustment command is transmitted to the device (30B). In the dispersion mode, the first laser beam (B1) is irradiated to the target position (T), and the second laser beam (B2) is irradiated to the second target position (T2). In this mode, an adjustment command is transmitted to the first adjustment device (30A) and the second adjustment device (30B).
いくつかの実施形態におけるレーザ防御方法は、脅威物体(200)の位置を取得または推定するステップと、前記脅威物体(200)と防御対象物(100)との間の位置を目標位置(T)として決定するステップと、前記目標位置(T)に、レーザビーム(B)を照射することにより、前記目標位置(T)に防御領域(D)を生成するステップとを具備する。 In some embodiments, a laser defense method includes obtaining or estimating a position of a threat object (200) and determining a position between the threat object (200) and the defense object (100) as a target position (T). And a step of generating a defense area (D) at the target position (T) by irradiating the target position (T) with a laser beam (B).
上記レーザ防御方法において、前記目標位置(T)に防御領域(D)を生成するステップの後に、前記レーザビーム(B)の特性を変更するステップを備えてもよい。 The laser defense method may include a step of changing the characteristics of the laser beam (B) after the step of generating the defense region (D) at the target position (T).
上記レーザ防御方法において、前記レーザビーム(B)を前記脅威物体(200)に直接照射する脅威物体破壊モードを実行するステップを更に備えてもよい。 The laser protection method may further include a step of executing a threat object destruction mode in which the threat object (200) is directly irradiated with the laser beam (B).
上記レーザ防御方法において、前記目標位置(T)は、前記脅威物体(200)の位置が不明である時に決定される目標位置であってもよい。上記レーザ防御方法は、前記脅威物体(200)の位置が取得された後、取得された前記脅威物体(200)の位置と前記防御対象物(100)との間の位置を新たな目標位置(Tnew)として決定するステップと、前記新たな目標位置(Tnew)に、新たなレーザビームを照射することにより、前記新たな目標位置(Tnew)に新たな防御領域(Dnew)を生成するステップとを更に備えてもよい。 In the laser protection method, the target position (T) may be a target position determined when the position of the threat object (200) is unknown. In the laser protection method, after the position of the threat object (200) is acquired, a position between the acquired position of the threat object (200) and the protection target object (100) is changed to a new target position ( Tnew) and irradiating the new target position (Tnew) with a new laser beam to generate a new defense region (Dnew) at the new target position (Tnew). Further, it may be provided.
本発明により、レーザ兵器による攻撃を防御可能なレーザ防御システムが提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser defense system capable of preventing attacks by laser weapons.
以下、実施形態に係るレーザ防御システム、レーザ防御方法に関して、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, a laser protection system and a laser protection method according to embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
(発明者によって認識された事項)
サーマルブルーミングと呼ばれる現象が知られている。サーマルブルーミングは、高出力レーザが大気中を伝播するとき、高出力レーザにより大気の温度が上昇して大気の屈折率が変化する現象である。サーマルブルーミングが発生すると、大気の屈折率の変化により、高出力レーザは、拡散されたり、曲げられたりする。レーザ兵器においては、当該サーマルブルーミングの発生は好ましくないと考えられており、サーマルブルーミングの発生を抑制することが求められている。
(Matters recognized by the inventor)
A phenomenon called thermal blooming is known. Thermal blooming is a phenomenon in which when a high-power laser propagates in the atmosphere, the high-power laser raises the temperature of the atmosphere and changes the refractive index of the atmosphere. When thermal blooming occurs, the high-power laser is diffused or bent due to a change in the refractive index of the atmosphere. In laser weapons, the occurrence of thermal blooming is considered undesirable, and there is a need to suppress the occurrence of thermal blooming.
ところで、レーザ兵器による攻撃に対する防御については、研究が進んでおらず、十分な防御対策は確立されていない。そこで、発明者は、レーザビームを大気中に照射して、積極的にサーマルブルーミングを発生させることにより、レーザ兵器による攻撃を防御する方策を発明した。以下に示す実施形態では、レーザビームの照射に際してサーマルブルーミングの発生は抑制されるべきとの従来の技術常識を覆し、レーザビームの照射に起因するサーマルブルーミングの積極的活用が提案される。 By the way, research on defense against attacks by laser weapons has not progressed, and sufficient defense measures have not been established. Therefore, the inventor has invented a measure to prevent attacks by laser weapons by irradiating a laser beam into the atmosphere and actively generating thermal blooming. In the embodiment described below, the conventional common sense that the occurrence of thermal blooming should be suppressed upon laser beam irradiation is proposed, and active utilization of thermal blooming resulting from laser beam irradiation is proposed.
(第1の実施形態)
図1および図2を参照して、第1の実施形態に係るレーザ防御システム1について説明する。図1は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図2は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the
図2を参照して、レーザ防御システム1は、レーザ照射装置10と、方向調整装置30と、制御装置50とを備える。
With reference to FIG. 2, the
(レーザ照射装置)
レーザ照射装置10は、レーザ照射部12からレーザビームBを照射する装置である。レーザ照射装置10は、光源14と、光源14からのレーザ光をレーザ照射部12に導く光学系16とを含む。光学系16には、例えば、レンズ、ミラー、レーザ増幅器、レーザ照射部12等が含まれる。図1に記載の例では、レーザ照射装置10は、地上に設置されているが、レーザ照射装置10は、車両、船、航空機等の移動体に設置されてもよい。
(Laser irradiation device)
The
(方向調整装置)
方向調整装置30は、目標位置TにレーザビームBが照射されるように、レーザビームBの照射方向を調整する装置である。方向調整装置30は、光学系16(例えば、ミラー)を駆動することにより、レーザビームBの照射方向を調整する。図2に記載の例では、方向調整装置30は、レーザ照射装置10に含まれている。
(Direction adjustment device)
The
代替的にあるいは付加的に、方向調整装置30は、レーザ照射装置10自体を移動させることにより、レーザビームBの照射方向を調整してもよい。換言すれば、レーザ照射装置10の外部に方向調整装置30が設けられてもよい。図1に記載の例では、駆動装置(図示せず)が、レーザ照射装置10を、X軸(例えば、水平軸)まわりに回転、および/または、Z軸(例えば、鉛直軸)まわり回転させることにより、レーザビームBの照射方向が調整される。代替的にあるいは付加的に、方向調整装置30は、車両、船、航空機等の移動体(図示せず)自体であってもよい。この場合、移動体の位置または向きの変化により、レーザビームBの照射方向が調整される。
Alternatively or additionally, the
(制御装置)
制御装置50は、レーザビームBを照射する目標位置Tを決定する装置である。制御装置50は、CPUと記憶装置とを備えるコンピュータにより構成されてもよい。制御装置50は、記憶装置52に記憶されたプログラムを実行することにより、目標位置決定処理部54として機能する。
(Control device)
The
目標位置決定処理部54(制御装置50)は、脅威物体200と防御対象物100との間の位置を目標位置Tとして決定する。目標位置Tは、脅威物体200上の任意の1点と、防御対象物100上の任意の1点との間の位置であるとも言える。目標位置Tは、脅威物体200上の任意の1点と、防御対象物100上の任意の1点とを結ぶ線分上に存在する。
The target position determination processing unit 54 (control device 50) determines the position between the
脅威物体200は、高出力レーザ照射部200Aであってもよいし、高出力レーザ照射部が搭載された移動体200B(例えば、航空機)であってもよい。ただし、脅威物体200からのレーザビームBEを曲げる、あるいは、拡散させるとの観点からは、目標位置Tと高出力レーザ照射部200Aの距離L1は短い方が良いため、脅威物体200は、高出力レーザ照射部200Aである方が望ましい。脅威物体200の位置は、後述の位置取得装置70によって取得されてもよいし、制御装置50等によって推定されてもよい。ただし、目標位置Tと高出力レーザ照射部200Aの距離L1は短い方が良いため、脅威物体200の位置として高出力レーザ照射部200Aの位置が取得または推定される方が望ましい。防御対象物100は、レーザ照射装置10とは異なる構造物あるいは移動体(レーザ照射装置10とは物理的に分離して配置される構造物あるいは移動体)であってもよいし、レーザ照射装置10を搭載している構造物あるいは移動体であってもよい。なお、防御対象物100の位置は、記憶装置52に記憶されている。防御対象物100の位置が変化する場合には、記憶装置52には、例えば、防御対象物100の最新の位置が記憶される。
The
目標位置決定処理部54(制御装置50)は、例えば、脅威物体200の位置と、防御対象物100の位置とを考慮して、目標位置Tを決定する。換言すれば、目標位置決定処理部54は、脅威物体200の位置と、防御対象物100の位置との両方に基づいて、目標位置Tを決定する。レーザビームにより脅威物体200を破壊するのであれば、脅威物体200の位置のみを考慮して目標位置を決定すればよい。これに対し、本実施形態では、脅威物体200と防御対象物100との間に、後述の防御領域D(防御空間)を生成するために、脅威物体200の位置と、防御対象物100の位置との両方を考慮して、目標位置Tが決定される。
The target position determination processing unit 54 (control device 50) determines the target position T in consideration of, for example, the position of the
ところで、脅威物体200からのレーザビームBEを曲げる、あるいは、拡散させるとの観点からは、脅威物体200と目標位置Tとの間の距離L1はできるだけ短い方がよい。他方、高出力レーザ照射部200Aが脅威物体200のどの位置に搭載されているかがわからない時、あるいは、複数のレーザ照射部が脅威物体200に搭載されている時には、脅威物体200と目標位置Tとの間の距離は、短すぎない方がよい(図3を参照)。また、脅威物体200からのレーザビームBEを曲げる、あるいは、拡散させるとの観点からは、脅威物体200からのレーザビームBEと、レーザビームBとの間のオーバーラップ長さL2は、できるだけ長い方がよい。
By the way, from the viewpoint of bending or diffusing the laser beam BE from the
以上の観点から、目標位置決定処理部54は、脅威物体200と目標位置Tとの間の距離L1が、脅威物体200と防御対象物100との間の距離よりも短くなるように、目標位置Tを決定する。目標位置決定処理部54は、当該距離L1が、例えば、1m以上100m以下となるように、あるいは、3m以上200m以下となるように目標位置Tを決定してもよい。代替的に、あるいは、付加的に、目標位置決定処理部54は、脅威物体200からのレーザビームBE(換言すれば、脅威物体200と防御対象物100とを結ぶ線分)と、レーザビームBとの間のオーバーラップ長さL2が、例えば、閾値以上(閾値は、例えば、1m、10mあるいは100m)となるように、目標位置Tを決定してもよい。なお、オーバーラップ長さL2は、脅威物体200と防御対象物100との間の距離以下である。
From the above viewpoint, the target position
防御領域Dは、サーマルブルーミングの発生領域を示す。防御領域Dは、目標位置Tから、所定の距離以内にある領域と定義されてもよい。当該所定の距離は、レーザビームBの出力等に応じて変化する(所定の距離は、例えば、1m、10m、100m等)。代替的に、防御領域Dは、レーザビームBの照射の結果、大気温度Temp2が周囲の大気温度Temp1より高くなる領域であると定義されてもよい。なお、大気温度Temp1は、レーザビームBを照射する前の、目標位置Tにおける大気温度Temp1と等しい。また、大気温度Temp2は、レーザビームBを照射している時、あるいは、レーザビームBを照射した後の任意の位置における大気温度である。代替的に、防御領域Dは、レーザビームBの照射の結果、上記大気温度Temp2から上記大気温度Temp1を減算した値が、所定の閾値(例えば、0.1℃、1℃、10℃等)以上となる領域であると定義されてもよい。代替的に、防御領域Dは、大気屈折率N2が周囲の大気屈折率N1より低い領域であると定義されてもよい。なお、大気屈折率N1は、レーザビームBを照射する前の、目標位置Tにおける大気屈折率N1と等しい。また、大気屈折率N2は、レーザビームBを照射している時、あるいは、レーザビームBを照射した後の任意の位置における大気屈折率である。 The protection area D indicates an area where thermal blooming occurs. The defense area D may be defined as an area within a predetermined distance from the target position T. The predetermined distance varies depending on the output of the laser beam B or the like (the predetermined distance is, for example, 1 m, 10 m, 100 m, etc.). Alternatively, the protection region D may be defined as a region in which the atmospheric temperature Temp2 becomes higher than the surrounding atmospheric temperature Temp1 as a result of the irradiation of the laser beam B. Note that the atmospheric temperature Temp1 is equal to the atmospheric temperature Temp1 at the target position T before the laser beam B is irradiated. The atmospheric temperature Temp2 is an atmospheric temperature at an arbitrary position when the laser beam B is irradiated or after the laser beam B is irradiated. Alternatively, in the protection region D, as a result of the irradiation with the laser beam B, a value obtained by subtracting the atmospheric temperature Temp1 from the atmospheric temperature Temp2 is a predetermined threshold (for example, 0.1 ° C., 1 ° C., 10 ° C., etc.) The region may be defined as the above. Alternatively, the defense region D may be defined as a region where the atmospheric refractive index N2 is lower than the surrounding atmospheric refractive index N1. The atmospheric refractive index N1 is equal to the atmospheric refractive index N1 at the target position T before irradiation with the laser beam B. The atmospheric refractive index N2 is an atmospheric refractive index at an arbitrary position when the laser beam B is irradiated or after the laser beam B is irradiated.
なお、防御領域Dは、光学的には、凹レンズと同様の機能を有する。このため、防御領域Dは、凹レンズ領域と言うこともできる。 In addition, the defense area | region D has the function similar to a concave lens optically. For this reason, the defense area | region D can also be called a concave lens area | region.
なお、図1において、脅威物体200からのレーザビームBEは、模式的に記載されたものである。防御領域Dがない場合には、防御対象物100上におけるレーザビームBEのビーム径は、一般的には、数cmまたは10cm程度である。このため、一般的には、脅威物体200からのレーザビームBEは集束ビームであり、また、レーザビームBEは、防御対象物100の一部のみに照射される。
In FIG. 1, the laser beam BE from the
また、図1に記載の例では、防御対象物100の全体が防御されるように、目標位置T(換言すれば、防御領域D)が設定されているが、防御対象物100の一部(例えば、重要部分)のみが防御されるように、目標位置T(換言すれば、防御領域D)が設定されてもよい。目標位置TにおけるレーザビームBのビーム径は、例えば、1cm以上3m以下、1cm以上2m以下、あるいは、1cm以上1m以下である。であってもよい。目標位置TにおけるレーザビームBのビーム径は、物体の破壊を目的とするレーザビームBEのビーム径(一般的には、数cmまたは10cm程度)より大きくてもよい。なお、ビーム径とは、例えば、ビームの進行方向に垂直な断面におけるレーザ光の強度が、当該断面におけるレーザ光の最大強度の1/e2(eは自然対数の底)となる部分の直径である。
In the example illustrated in FIG. 1, the target position T (in other words, the defense area D) is set so that the
制御装置50は、決定された目標位置Tに基づいて、方向調整装置30に、調整指令を送信する。その結果、方向調整装置30は、調整指令に基づいて、レーザビームBの照射方向を調整する。また、制御装置50は、レーザ照射装置10に、照射指令を送信する。そして、レーザ照射装置10は、照射指令に基づいて、目標位置TにレーザビームBを照射する。その結果、目標位置Tに防御領域Dが生成される。
The
脅威物体200からのレーザビームBEは、防御領域Dの存在により、曲げられ、または、拡散され、防御対象物100を破壊することができなくなる。以上のように、本実施形態のレーザ防御システム1では、レーザ兵器による攻撃を防御することができる。なお、レーザビームBの照射は、脅威物体からのレーザビームBEの照射の前に実行されてもよいし、脅威物体からのレーザビームBEの照射中に実行されてもよいし、脅威物体からのレーザビームBEの照射後に次のレーザビームBEの照射を防御するために実行されてもよい。
The laser beam BE from the
なお、本実施形態におけるレーザビームBは、脅威物体の破壊を目的とするものではない。このため、目標位置TにおけるレーザビームBのエネルギ密度は、物体の破壊を目的とするレーザビームBEのエネルギ密度よりも低くてもよい。このため、例えば、レーザビームBの射程を、脅威物体の破壊を目的とするレーザビームBEの射程より長くすることが可能である。このため、レーザ防御システム1による防御がより確実となる。また、本実施形態におけるレーザビームBの質は、物体の破壊を目的とするレーザビームBEの質より低くてもよい。さらに、本実施形態におけるレーザビームBの照射精度は、物体の破壊を目的とするレーザビームBEの照射精度より低くてもよい。その結果、より低コストで、レーザ防御システム1を構築することが可能となる。
Note that the laser beam B in this embodiment is not intended to destroy threat objects. For this reason, the energy density of the laser beam B at the target position T may be lower than the energy density of the laser beam BE intended to destroy the object. For this reason, for example, the range of the laser beam B can be made longer than the range of the laser beam BE intended to destroy the threat object. For this reason, the defense by the
なお、レーザ防御システム1は、任意付加的に、焦点距離調整装置40を備えていてもよい。焦点距離調整装置40は、レーザビームBの焦点距離を調整する。焦点距離調整装置40は、例えば、レーザ照射部12と目標位置Tとの間の距離が、レーザビームBの焦点距離となるように、光学系16を調整する。焦点距離調整装置40は、制御装置50からの焦点距離調整指令に基づいて、レーザ照射部12と目標位置Tとの間の距離が、レーザビームBの焦点距離となるように、光学系16を調整してもよい。レーザビームBの焦点を目標位置Tに合わせることにより、目標位置TにおけるレーザビームBのエネルギ密度を増加させることが可能となる。その結果、防御領域Dにおける防御能力が向上する。
Note that the
また、実施形態におけるレーザ防御システム1は、既存のレーザシステムにおいて、制御装置50を追加または変更することによって実現することも可能である。この場合、制御装置50は、脅威物体200にレーザビームBを直接照射して脅威物体200を破壊する脅威物体破壊モードと、上述の目標位置TにレーザビームBを照射する防御モードとを選択的に実行できるようにするとよい。例えば、制御装置50は、防御対象物100と脅威物体200との間の距離、あるいは、レーザ照射部12と脅威物体200との間の距離が所定の閾値より大きいときには、防御モードを実行し、当該距離が所定の閾値以下であるときには、脅威物体破壊モードを実行するようにしてもよい。換言すれば、制御装置50は、防御対象物100と脅威物体200との間の距離に応じて、脅威物体破壊モードまたは防御モードのうちのいずれか一方を自動的に選択してもよい。代替的に、防御モード、または、脅威物体破壊モードは、オペレータによって手動で選択されてもよい。なお、脅威物体破壊モードにおいて、方向調整装置30は、光学系16を調整することにより、レーザビームの照射方向を、目標位置Tに向かう方向から、脅威物体200に向かう方向に変更する。脅威物体破壊モードにおけるレーザビーム(破壊用レーザビーム)の出力は、防御モードにおけるレーザビーム(防御用レーザビーム)の出力よりも高くてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、脅威物体破壊モードにおける脅威物体上のレーザビームのエネルギ密度は、防御モードにおける目標位置T上のレーザビームのエネルギ密度よりも高くてもよい。
The
(第1の実施形態の第1変形例)
図4および図5を参照して、第1の実施形態の第1変形例について説明する。図4は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図5は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。第1変形例のレーザ防御システムにおいて、第1の実施形態のレーザ防御システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(First modification of the first embodiment)
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the 1st modification of 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the
図4および図5に記載の例では、レーザ防御システム1が、位置取得装置70、および/または、電磁波検出装置80を備える点で、第1の実施形態におけるレーザ防御システムとは異なる。
4 and 5 differs from the laser protection system in the first embodiment in that the
(位置取得装置)
位置取得装置70は、脅威物体200の位置を取得する装置である。位置取得装置70は、公知のレーダ装置であってもよいし、脅威物体200(より具体的には、脅威物体200のエンジン、あるいは、脅威物体の高出力レーザ照射部200A)を熱源として検出する赤外線画像センサであってもよい。位置取得装置70により取得された脅威物体200(または、脅威物体である高出力レーザ照射部200A)の位置データは、制御装置50に送信される。制御装置50は、当該位置データ、および、記憶装置52に記憶されている防御対象物100の位置データに基づいて、目標位置Tを決定する。
(Position acquisition device)
The
(電磁波検出装置)
電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する電磁波を検出する装置である。電磁波検出装置80は、脅威物体200が発するレーダ波(相手側が当方側を検出するために発するレーダ波)を検出するレーダ波受信機を含んでいてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する低出力レーザ(例えば、レーザレーダ用のレーザ)を検出する光センサを含んでいてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する高出力レーザ(例えば、破壊用のレーザ)を検出する光センサ(例えば、散乱光検出センサ)を含んでいてもよい。なお、光センサの検出帯域は、脅威物体200からのレーザビームBEの波長に依存するが、例えば、波長1μm以上5μm以下の帯域である。代替的に、あるいは、付加的に、電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する高出力レーザ(例えば、破壊用のレーザビーム)の到来を検出する温度センサ(図示せず)を含んでいてもよい。温度センサは、例えば、防御対象物100に埋め込まれた温度センサ、あるいは、防御対象物100の温度上昇を検出する赤外線画像センサ(赤外線画像センサは、防御対象物100に設置されてもよいし、防御対象物100以外の物体に設置されてもよい)である。
(Electromagnetic wave detection device)
The electromagnetic
電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する電磁波を検出すると、電磁波を検出したことを示す信号(警戒信号)を制御装置50に送信する。制御装置50は、警戒信号を受信すると、目標位置Tの算出を開始し、目標位置Tを決定する。
When the electromagnetic
なお、電磁波検出装置80は、脅威物体200が発する電磁波を検出することにより、脅威物体200の位置を逆探知あるいは推定することが可能な場合がある。この場合、電磁波検出装置80を、位置取得装置70として用いることが可能である。換言すれば、電磁波検出装置80が、脅威物体の位置取得機能を備えていてもよい。電磁波検出装置80(位置取得装置)によって取得された脅威物体200の位置データ(あるいは、脅威物体200の推定位置データ)は、制御装置50に送信される。制御装置50は、当該位置データ、および、記憶装置52に記憶されている防御対象物100の位置データに基づいて、目標位置Tを決定する。
In some cases, the electromagnetic
第1の実施形態の第1変形例は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。また、第1変形例では、脅威物体の位置をより正確に取得することが可能である。よって、レーザ防御システムによる防御能力が向上する。また、第1変形例では、脅威物体が発する電磁波を検出することが可能である。このため、具体的な脅威の検出(電磁波の検出)から遅滞なく、レーザ防御システムを作動させること(目標位置を算出すること、および、目標位置に防御領域を生成すること)が可能となる。 The first modification of the first embodiment has the same effects as those of the first embodiment. In the first modification, the position of the threat object can be acquired more accurately. Therefore, the defense capability by the laser defense system is improved. Further, in the first modification, it is possible to detect electromagnetic waves emitted from the threat object. For this reason, it becomes possible to operate the laser defense system without delay from the detection of a specific threat (detection of electromagnetic waves) (calculating a target position and generating a defense area at the target position).
なお、位置取得装置70、および/または、電磁波検出装置80は、防御対象物100およびレーザ照射装置10とは独立して設けられてもよいし、防御対象物100に設けられてもよいし、レーザ照射装置10に設けられてもよいし、レーザ照射装置10を搭載する移動体(図示せず)に設けられてもよい。
The
(第2の実施形態)
図6乃至図9を参照して、第2の実施形態について説明する。図6、図8は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図7は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。図9は、第1レーザビームB1の位相と、第2レーザビームB2の位相との間の位相差を変化させる例について説明する図である。なお、第2の実施形態のレーザ防御システムにおいて、第1の実施形態(第1の実施形態の第1変形例を含む)のレーザ防御システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 8 are schematic views schematically showing the
第2の実施形態では、レーザ防御システム1のレーザ照射装置10が、レーザビームBの特性を変更する特性変更機構20を備える点で、第1の実施形態におけるレーザ防御システムとは異なる。
In the second embodiment, the
図6には、脅威物体200が発するレーザビームBEが、防御領域Dによって、曲げられる様子が記載されている。脅威物体200は、レーザビームBEを補正することにより、防御対象物100にレーザビームBE’を照射する可能性がある。すなわち、レーザビームBEを補正することにより、防御領域Dが無効化される可能性がある。第2の実施形態では、このような場合に対応して、レーザビームBの特性(換言すれば、防御領域Dの特性)を変更する。
FIG. 6 shows a state in which the laser beam BE emitted from the
図7を参照して、レーザ照射装置10は、特性変更機構20を備える。特性変更機構20は、レーザビームBの照射中に、レーザビームBの特性を変更する。例えば、特性変更機構20は、レーザビームBの照射中に、光源14への供給電力、あるいは、光学系16等を変化させることにより、目標位置TにおけるレーザビームBの強度分布を変更する。レーザビームBの特性(例えば、強度分布)の変更は、周期的に繰り返し行われてもよい。レーザビームBの特性(例えば、強度分布)の変更は、連続的に行われることが好ましいが、間歇的に行われてもよい。レーザビームBの特性の変更が間歇的に行われる場合には、当該変更は、前回のレーザビームの特性変更から、例えば、10ミリ秒以内に行われることが好ましい。
With reference to FIG. 7, the
以下、目標位置TにおけるレーザビームBの強度分布を変更するための具体例について説明する。 Hereinafter, a specific example for changing the intensity distribution of the laser beam B at the target position T will be described.
第1の例では、光学系16等を変化させることにより、レーザビームBのビーム形状(ビームのビーム照射方向に垂直な断面形状)を変更する。例えば、レーザビームBのビーム形状を、円形状から楕円形状に変化させてもよい。また、レーザビームBのビーム形状を、円形状と楕円形状との間で、繰り返し変化させてもよい。
In the first example, the beam shape of the laser beam B (cross-sectional shape perpendicular to the beam irradiation direction of the beam) is changed by changing the
第2の例では、光学系16等を変化させることにより、レーザビームBの伝搬モードを変更する。例えば、レーザビームBの伝搬モードを、ガウス分布を有する基本モードから、ガウス分布以外の分布を有する高次モードに変更してもよいし、基本モードと高次モードとの組み合わせモードにおいて組み合わせ比率(基本モードが全体に占める割合等)を変化させてもよい。これに対し、一般的な高出力レーザ兵器では、小さなスポットにレーザビームを集光させる必要があるため、高次モードは可能な限り排除されている(換言すれば、伝播モードは安定化されており、伝播モードは変化しない)。
In the second example, the propagation mode of the laser beam B is changed by changing the
第3の例では、光学系16等を変化させることにより、レーザビームの焦点距離を変更する。例えば、レーザビームBの焦点距離がより長くなるように(例えば、焦点距離がレーザ照射部12と目標位置Tとの間の距離よりも長くなるように)、焦点距離を変更してもよいし、レーザビームBの焦点距離がより短くなるように(例えば、焦点距離がレーザ照射部12と目標位置Tとの間の距離よりも短くなるように)、焦点距離を変更してもよい。また、レーザビームBの焦点距離を長くする動作と短くする動作とが交互に行われてもよい。
In the third example, the focal length of the laser beam is changed by changing the
第4の例では、光源14への供給電力等を変化させることにより、レーザビームBの強度自体(エネルギ密度)を変更する。
In the fourth example, the intensity itself (energy density) of the laser beam B is changed by changing the power supplied to the
第5の例では、レーザ照射装置10は、目標位置Tに、複数のレーザビームBを照射する。例えば、図8に示されるように、目標位置Tに、第1レーザビームB1と、第2レーザビームB2とを照射することを想定する。この場合、目標位置Tにおいて、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2とが結合される。レーザビームの結合に際しては、通常、ビーム中心において、最大のビーム強度が得られるように、第1レーザビームB1の位相と、第2レーザビームB2の位相との位相差がゼロとなるように、第1レーザビームB1の位相と第2レーザビームの位相とが同期制御される。これに対し、第5の例では、光学系16等を変化させることにより(より具体的には、光学系16を構成する位相調整器を調整することにより)、第1レーザビームB1の位相と、第2レーザビームB2の位相との位相差を変化させる(例えば、周期的に変化させる)ことにより、目標位置TにおけるレーザビームBの強度分布を変更する(図9を参照)。図9には、第1レーザビームB1の位相(電界ベクトルの方向)を第2レーザビームB2の位相に対して変更する様子が記載され、また、位相の変更により、目標位置Tにおけるレーザビームの強度分布が変更される様子が記載されている。
In the fifth example, the
なお、レーザビームBの強度分布を変更するに際し、上述の第1の例乃至第5の例のうちの任意の1つが採用されてもよいし、上述の第1の例乃至第5の例のうちの任意の2つ、3つ、4つ、あるいは、5つが組み合わせられて採用されてもよい。 When changing the intensity distribution of the laser beam B, any one of the first to fifth examples described above may be employed, or the first to fifth examples described above may be employed. Any two, three, four, or five of them may be used in combination.
第2の実施形態では、脅威物体200が、レーザビームBEの補正を行うことにより防御領域Dの無効化を図った場合であっても、当該防御領域Dの効力を有効に維持することが可能である。
In the second embodiment, even when the
(第3の実施形態)
図10乃至図12を参照して、第3の実施形態について説明する。図10、12は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図11は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。なお、第3の実施形態のレーザ防御システムにおいて、第1の実施形態(第1の実施形態の第1変形例を含む)、または、第2の実施形態のレーザ防御システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. 10 and 12 are schematic views schematically showing the
第3の実施形態では、脅威物体200の位置が不明である場合(脅威物体200の位置が正確に取得されていない場合を含む)を想定した実施形態である。第3の実施形態では、脅威物体200の位置が不明である時、制御装置50が、脅威物体200の仮想位置に基づいて、目標位置Tを決定する点で、第1の実施形態、および、第2の実施形態とは異なる。
The third embodiment is an embodiment assuming a case where the position of the
図11を参照して、制御装置50は、位置推定処理部56を備える。位置推定処理部56は、脅威物体200の存在する可能性のある位置(換言すれば、仮想位置200−1、200−2、200−n、200−W等)を推定する。制御装置50は、記憶装置52に記憶されたプログラムを実行することにより、位置推定処理部56として機能する。
Referring to FIG. 11,
位置推定処理部56(制御装置50)は、過去に取得された脅威物体200の位置および速度に基づいて、脅威物体200の仮想位置を推定してもよい。代替的に、位置推定処理部56(制御装置50)は、電磁波検出装置80によって取得される電磁波(脅威物体200が発する電磁波)に基づいて、脅威物体200の存在する可能性のある位置(仮想位置)を推定してもよい。推定される仮想位置は、1つの仮想位置200−1であってもよいが、複数の仮想位置200−1乃至200−n、または、脅威物体200の存在する可能性のある領域200−Wであってもよい。
The position estimation processing unit 56 (control device 50) may estimate the virtual position of the
目標位置決定処理部54(制御装置50)は、脅威物体200の仮想位置200−1乃至200−n(または200−W)に基づいて、目標位置T1乃至Tnを決定する。より具体的には、目標位置決定処理部54は、脅威物体200の仮想位置200−1乃至200−n(または200−W)と防御対象物100との間の位置を目標位置T1乃至Tnとして決定する。第3の実施形態では、目標位置T1に対応して、レーザ照射装置10から照射される第1レーザビームB1により防御領域D1が生成される。また、第2目標位置T2に対応して、レーザ照射装置10から照射される第2レーザビームB2により防御領域D2が生成され、第n目標位置Tnに対応して、レーザ照射装置10から照射される第nレーザビームBnにより防御領域Dnが生成される。防御領域D1と防御領域D2とは、互いにオーバーラップしていてもよいし、防御領域Dn−1と防御領域Dn(nは、2以上の自然数)とは、互いにオーバーラップしていてもよい。なお、例えば、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2とは、同時に照射されてもよいし、異なるタイミングで照射されてもよい。後者の場合、例えば、第1レーザビームB1により生成される防御領域D1が消滅する前に、第2レーザビームB2を照射すればよい。
The target position determination processing unit 54 (control device 50) determines target positions T1 to Tn based on the virtual positions 200-1 to 200-n (or 200-W) of the
第3の実施形態では、脅威物体200の位置が正確に把握できない場合(あるいは、全く把握できない場合)であっても、脅威物体200の仮想位置に基づいて、脅威物体200からのレーザビームに対して防御を行うことが可能である。
In the third embodiment, even when the position of the
なお、第3の実施形態において、脅威物体200の仮想位置に基づいて、防御領域D1乃至Dnを生成している時に、位置取得装置70によって脅威物体200の位置が取得される場合が想定される。この場合、目標位置決定処理部54(制御装置50)は、位置取得装置70により取得された脅威物体200の位置に基づいて、新たな目標位置Tnew(図12を参照)を決定する。新たな目標位置Tnewを決定するアルゴリズムは、第1の実施形態において、目標位置Tを決定するアルゴリズムと同じであってもよい。制御装置50は、新たな目標位置Tnewが決定された後、レーザビームの照射目標を、仮想位置に基づいて決定された目標位置T1(または目標位置T1乃至Tn)から、新たな目標位置Tnewに変更する変更指令を、レーザ照射装置10に送信する。そして、レーザ照射装置10は、制御装置50からの変更指令に基づいて、新たな目標位置Tnewに、新たなレーザビームBを照射する。その結果、新たな目標位置Tnewに、新たな防御領域Dnewが生成される。
In the third embodiment, it is assumed that the position of the
なお、第3の実施形態において、新たな目標位置Tnewの数は、仮想位置に対応する目標位置T1乃至Tnの数よりも少なくすることが可能である。換言すれば、第3の実施形態では、脅威物体200の位置が不明である時、広範囲な防御領域を生成する広域防御モードを実行し、脅威物体200の位置が取得された時、集中的な防御領域を生成する集中防御モードを実行可能である。広域防御モードでは、例えば、仮想位置に対応する複数の目標位置T1乃至Tn(nは、2以上の自然数)に、レーザビームが照射される。また、集中防御モードでは、例えば、1つの目標位置T、あるいは、複数の目標位置T−1乃至T−k(kは、nより小さい自然数)に、レーザビームが照射される。
In the third embodiment, the number of new target positions Tnew can be smaller than the number of target positions T1 to Tn corresponding to the virtual positions. In other words, in the third embodiment, when the position of the
(第4の実施形態)
図13および図14を参照して、第4の実施形態について説明する。図13は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図14は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。なお、第4の実施形態のレーザ防御システムにおいて、第1の実施形態(第1の実施形態の第1変形例を含む)、第2の実施形態、または、第3の実施形態のレーザ防御システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a schematic diagram schematically showing the
第4の実施形態では、防御領域D(または、防御領域Dnew)の内部において、プラズマPが生成される点、制御装置50がプラズマ生成指令部57を備える点で、第1の実施形態、第2の実施形態、および、第3の実施形態とは異なる。制御装置50は、記憶装置52に記憶されたプログラムを実行することにより、プラズマ生成指令部57として機能する。
In the fourth embodiment, the point that the plasma P is generated inside the defense region D (or the defense region Dnew), and the point that the
第4の実施形態では、目標位置T(または、目標位置Tnew)に、レーザビームBが集光される。レーザビームの集光は、例えば、焦点距離調整装置40が、レーザ照射部12と目標位置T(または、目標位置Tnew)との間の距離が、レーザビームの焦点距離となるように、光学系16を調整することにより実行されてもよい。集光されたレーザビームBは、防御領域D(または、防御領域Dnew)の内部において、プラズマPを生成する。プラズマPの生成は、レーザビームを高密度に集光すること、および/または、レーザビームの出力を増加させることにより実現可能である。プラズマPは、レーザ光を吸収しやすい。このため、一旦プラズマPが生成されると、当該プラズマPは、レーザ照射装置10からのレーザビームBを吸収することにより、効率的に維持される。さらに、プラズマPは、脅威物体200から照射されるレーザビームBEも吸収する。このため、プラズマPが、脅威物体200から照射されるレーザビームBEを吸収することにより、防御領域Dが維持または拡大される。
In the fourth embodiment, the laser beam B is focused on the target position T (or target position Tnew). For example, the focal
プラズマ生成指令部57(制御装置50)は、レーザ照射装置10に、プラズマ生成モードの実行を指令する。レーザ照射装置10は、プラズマ生成指令部57からの指令に基づいて、プラズマ生成モードを実行する。プラズマ生成モードにおいては、目標位置T(または、目標位置Tnew)におけるレーザビーム密度がプラズマ生成可能な密度以上となるように、光源14または光学系16が調整される。なお、パルスレーザビームを用いる方が、連続レーザビームを用いるよりも、プラズマ生成がより容易である。よって、プラズマ生成モードでは、パルスレーザビームが生成されるように、光源14または光学系16が調整されてもよい。プラズマ生成モードでは、レーザ照射装置10が、まず、パルスレーザビームを照射して、目標位置T(または、目標位置Tnew)にプラズマPを生成し、その後、レーザ照射装置10が、目標位置のプラズマPに連続レーザビームを照射して、プラズマを成長させてもよい。
The plasma generation command unit 57 (control device 50) commands the
第4の実施形態では、防御領域内にプラズマPが生成されることにより、防御領域内の大気温度の上昇を、局所的(プラズマ生成領域内)に効率よく実現することが可能である。また、第4の実施形態では、プラズマP(防御領域)の成長に、脅威物体からのレーザビームを利用することが可能である。 In the fourth embodiment, by generating the plasma P in the protection region, it is possible to efficiently increase the atmospheric temperature in the protection region locally (in the plasma generation region). In the fourth embodiment, a laser beam from a threat object can be used for the growth of the plasma P (defense area).
なお、第4の実施形態において生成されたプラズマPは、電磁パルス(EMPパルス)を放射する。放射された電磁パルスは、脅威物体200の電子機器を誤作動させる。このことを考慮して、第4の実施形態のプラズマ生成モードは、脅威物体200の電子機器を誤作動させる電磁パルス生成モードを含んでいてもよい。電磁パルス生成モードを実行する場合、目標位置Tと脅威物体200との間の距離は、例えば、50m以下、あるいは、10m以下に設定される。
Note that the plasma P generated in the fourth embodiment emits an electromagnetic pulse (EMP pulse). The emitted electromagnetic pulse causes the electronic device of the
なお、例えば、第4の実施形態と、第3の実施形態とを組み合わせることも可能である。例えば、脅威物体200の仮想位置に基づいて目標位置を決定する場合(例えば、広域防御モードの場合)には、プラズマを生成しないレーザビームを目標位置T1乃至Tnに照射し、位置取得装置70によって取得された脅威物体200の位置に基づいて目標位置を決定する場合(例えば、集中防御モード)には、プラズマPを生成するレーザビームを目標位置Tnewに照射することも可能である。
For example, the fourth embodiment and the third embodiment can be combined. For example, when the target position is determined based on the virtual position of the threat object 200 (for example, in the wide area defense mode), the target position T1 to Tn is irradiated with a laser beam that does not generate plasma, and the
(第5の実施形態)
図15および図16を参照して、第5の実施形態について説明する。図15は、レーザ防御システム1、防御対象物100、および、脅威物体200を模式的に示す概略図である。図16は、レーザ防御システム1の機能を模式的に示す機能ブロック図である。なお、第5の実施形態のレーザ防御システムにおいて、第1の実施形態(第1の実施形態の第1変形例を含む)、第2の実施形態、第3の実施形態、または、第4の実施形態のレーザ防御システムの構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ図番を付与し、繰り返しの説明を省略する。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a schematic diagram schematically showing the
第5の実施形態では、レーザ照射装置10が、複数の照射装置を含む。照射装置の数は、2つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
In the fifth embodiment, the
図15、および、図16に記載の例では、レーザ照射装置10が、第1照射装置10A、および、第2照射装置10Bを含む。第1照射装置10Aは、第1レーザビームB1を照射し、第2照射装置10Bは、第2レーザビームB2を照射する。
In the example illustrated in FIGS. 15 and 16, the
図16に記載の例では、第1照射装置10Aは、第1調整装置30A、第1光源14A、第1光学系16A、第1レーザ照射部12Aを含む。第1照射装置10Aは、第1焦点距離調整装置40Aを含んでもよいし、第1特性変更機構を含んでいてもよい。第1調整装置30A、第1光源14A、第1光学系16A、第1レーザ照射部12A、第1焦点距離調整装置40A、第1特性変更機構の機能は、それぞれ、上述の方向調整装置30、光源14、光学系16、レーザ照射部12、焦点距離調整装置40、特性変更機構20の機能と同じである。
In the example illustrated in FIG. 16, the
図16に記載の例では、第2照射装置10Bは、第2調整装置30B、第2光源14B、第2光学系16B、第2レーザ照射部12Bを含む。第2照射装置10Bは、第2焦点距離調整装置40Bを含んでもよいし、第2特性変更機構を含んでいてもよい。第2調整装置30B、第2光源14B、第2光学系16B、第2レーザ照射部12B、第2焦点距離調整装置40B、第2特性変更機構の機能は、それぞれ、上述の方向調整装置30、光源14、光学系16、レーザ照射部12、焦点距離調整装置40、特性変更機構20の機能と同じである。
In the example illustrated in FIG. 16, the
第1照射装置10Aは、制御装置50からの指令に基づいて、目標位置Tに第1レーザビームB1を照射する。目標位置Tは、第1の実施形態における目標位置Tと同じである。すなわち、目標位置Tは、脅威物体200と防御対象物100との間の位置である。制御装置50は、脅威物体200の位置と防御対象物100の位置との両方に基づいて、目標位置Tを決定する。
The
第2照射装置10Bは、制御装置50からの指令に基づいて、第2目標位置T2に第2レーザビームB2を照射する。第2目標位置T2は、図15に記載の例では、目標位置Tと同じである。図15に記載の例では、第1レーザビームB1、および、第2レーザビームB2を目標位置Tに照射して、1つの防御領域Dを生成している。複数のレーザビームにより1つの防御領域Dを生成するモードのことを、本明細書では、合成モードと呼ぶ。合成モードにおいては、制御装置50は、目標位置Tに、第1レーザビームB1、および、第2レーザビームB2が照射されるように、第1調整装置30A、および、第2調整装置30Bに調整指令を送信する。なお、合成モードでは、3つ以上のレーザビームが、目標位置Tに照射されるようにしてもよい。
The
代替的に、図17に記載の例のように、第2目標位置T2は、目標位置Tとは異なる位置であってもよい。第2目標位置T2は、例えば、脅威物体200とは異なる第2脅威物体200’の位置と、防御対象物100の位置との間の位置である。制御装置50は、第2脅威物体200’の位置と防御対象物100の位置との両方に基づいて、第2目標位置T2を決定する。なお、第2脅威物体200’は、高出力レーザ照射部200’Aであってもよいし、高出力レーザ照射部が搭載された移動体200’Bであってもよい。
Alternatively, as in the example described in FIG. 17, the second target position T2 may be a position different from the target position T. The second target position T2 is, for example, a position between the position of the
図17に記載の例では、第1レーザビームB1を目標位置Tに照射し、第2レーザビームB2を第2目標位置T2に照射することにより、2つの防御領域D、D2を生成している。複数のレーザビームにより複数の防御領域を生成するモードのことを、本明細書では、分散モードと呼ぶ。分散モードにおいては、制御装置50は、目標位置Tに第1レーザビームB1が照射され、目標位置Tとは異なる第2目標位置T2に第2レーザビームB2が照射されるように、第1調整装置30A、および、第2調整装置30Bに調整指令を送信する。
In the example shown in FIG. 17, two defense areas D and D2 are generated by irradiating the target position T with the first laser beam B1 and irradiating the second target position T2 with the second laser beam B2. . In this specification, a mode in which a plurality of protection areas are generated by a plurality of laser beams is referred to as a distributed mode. In the dispersion mode, the
図16に記載の制御装置50は、図2に記載の例と同様に、目標位置決定処理部54と記憶装置52とを備える。制御装置50は、図14に記載の例のように、位置推定処理部56、および/または、プラズマ生成指令部57を備えていてもよい。
A
制御装置50は、上述の合成モードと、上述の分散モードとを選択的に実行可能に構成されることが好ましい。なお、照射装置の数が3つ以上である場合、換言すれば、レーザ照射装置10が、第1照射装置10Aと、第2照射装置10Bと、第3照射装置10Cとを備える場合には、合成モードと分散モードとが組み合わせられて実行されてもよい。例えば、図18に記載の例では、制御装置50は、第1照射装置10Aと、第2照射装置10Bとを用いて、合成モードを実行し、第1照射装置10Aまたは第2照射装置10Bと、第3照射装置10Cとを用いて、分散モードを実行している。図18に記載の例では、合成モードにおいて、第1レーザビームB1および第2レーザビームB2が、1つの目標位置Tに照射されている。また、分散モードにおいて、第1レーザビームB1(または第2レーザビームB2)が目標位置Tに照射され、かつ、第3レーザビームB3が、目標位置Tとは異なる目標位置T3に照射されている。
It is preferable that the
第5の実施形態では、複数の照射装置を備える。このため、照射するレーザビームの本数を増加させることが容易である。また、合成モードを実行する場合には、目標位置におけるレーザビームのエネルギ密度の増加を容易に実施できる。このため、防御領域における防御能力が容易に増強される。あるいは、合成モードを実行することにより、各レーザビームの出力(各照射装置の出力)を小さくすることが可能である。出力を小さくすることにより、各照射装置の小型化が可能である。照射装置の小型化により、照射装置の移動体(車両等)への搭載が容易となる。 In the fifth embodiment, a plurality of irradiation devices are provided. For this reason, it is easy to increase the number of laser beams to be irradiated. Further, when executing the synthesis mode, it is possible to easily increase the energy density of the laser beam at the target position. For this reason, the defense capability in a defense area is increased easily. Alternatively, by executing the synthesis mode, it is possible to reduce the output of each laser beam (output of each irradiation device). By reducing the output, each irradiation device can be miniaturized. Due to the miniaturization of the irradiation apparatus, the irradiation apparatus can be easily mounted on a moving body (vehicle or the like).
また、第5の実施形態では、合成モードと分散モードとを実行可能である。このため、レーザ防御システムを用いた防御の多様化が容易に実現される。例えば、第5の実施形態の分散モードを実行することにより、第3の実施形態における広域防御モードを容易に実現することが可能であり、かつ、第5の実施形態の合成モードを実行することにより、第3の実施形態における集中防御モードを容易に実現することが可能である。代替的にあるいは付加的に、第5の実施形態の合成モードを実行することにより、第4の実施形態のプラズマ生成モードを容易に実現することが可能である。 In the fifth embodiment, it is possible to execute the synthesis mode and the distribution mode. For this reason, diversification of defense using a laser defense system is easily realized. For example, by executing the distributed mode of the fifth embodiment, the wide-area defense mode in the third embodiment can be easily realized, and the composite mode of the fifth embodiment is executed. Thus, it is possible to easily realize the centralized defense mode in the third embodiment. Alternatively or additionally, the plasma generation mode of the fourth embodiment can be easily realized by executing the synthesis mode of the fifth embodiment.
(第6の実施形態)
第1の実施形態乃至第5の実施形態のうちのいずれか1つを用いて、レーザ防御方法を実行することが可能である。以下に、レーザ防御方法について説明する。
(Sixth embodiment)
The laser protection method can be executed using any one of the first to fifth embodiments. Hereinafter, the laser protection method will be described.
(第1例)
図19は、第1例におけるレーザ防御方法の手順を示すフローチャートである。
(First example)
FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the laser protection method in the first example.
第1例におけるレーザ防御方法では、第1ステップS1において、脅威物体200の位置が取得または推定される。脅威物体200の位置の取得は、上述の位置取得装置70を用いて行われてもよい。また、脅威物体200の位置の推定は、上述の位置推定処理部56を用いて行われてもよい。
In the laser defense method in the first example, the position of the
レーザ防御方法の第2ステップS2は、目標位置Tを決定するステップである。目標位置Tは、脅威物体200と防御対象物100との間の位置である。目標位置Tは、例えば、脅威物体200上の任意の1点と、防御対象物100上の任意の1点との間の位置である。なお、目標位置Tを決定するステップは、上述の目標位置決定処理部54を用いて行われてもよい。目標位置Tの決定は、例えば、脅威物体200の位置座標と、防御物体100の位置座標とを結ぶ線分を抽出し、当該線分上の点の中から、脅威物体200の位置座標を示す点および防御対象100の位置座標を示す点を除く任意の1点を選択することによって、行われてもよい。
The second step S2 of the laser protection method is a step of determining the target position T. The target position T is a position between the
レーザ防御方法の第3ステップS3は、目標位置TにレーザビームBを照射するステップである。目標位置Tには、大気が存在する(目標位置Tは、大気中の位置である)。目標位置TにレーザビームBを照射することにより、目標位置Tの周囲の大気温度が上昇する。その結果、目標位置Tに防御領域Dが生成される。なお、目標位置TにレーザビームBを照射するステップは、上述のレーザ照射装置10を用いて行われてもよい。
The third step S3 of the laser protection method is a step of irradiating the target position T with the laser beam B. At the target position T, the atmosphere exists (the target position T is a position in the atmosphere). By irradiating the target position T with the laser beam B, the ambient temperature around the target position T rises. As a result, a defense area D is generated at the target position T. Note that the step of irradiating the target position T with the laser beam B may be performed using the
第1例におけるレーザ防御方法では、脅威物体から照射されるレーザビームが、防御領域Dによって効果的に防御される。 In the laser protection method in the first example, the laser beam emitted from the threat object is effectively protected by the protection region D.
(第2例)
図20は、第2例におけるレーザ防御方法の手順を示すフローチャートである。
(Second example)
FIG. 20 is a flowchart showing the procedure of the laser protection method in the second example.
第2例におけるレーザ防御方法は、第1例におけるレーザ防御方法において、目標位置に防御領域を生成するステップ(上述の第3ステップS3)の後に、レーザビームの特性を変更するステップ(第4ステップS4)が付加されている例に相当する。図20に記載の例では、例えば、目標位置TにおけるレーザビームBの強度分布が変更される。レーザビームBの強度分布の変更は、上述の特性変更機構20が、光源14への供給電力、または、光学系16等を周期的に変化させることにより行われてもよい。
The laser defense method in the second example is a step of changing the characteristics of the laser beam (fourth step) after the step of generating the defense region at the target position (the above-described third step S3) in the laser defense method in the first example. This corresponds to an example in which S4) is added. In the example described in FIG. 20, for example, the intensity distribution of the laser beam B at the target position T is changed. The intensity distribution of the laser beam B may be changed by the above-described characteristic changing
第2例におけるレーザ防御方法では、第1例と同様の効果を奏する。加えて、第2例におけるレーザ防御方法では、脅威物体から照射されるレーザビームが補正される場合であっても、防御領域の特性変更により、補正後のレーザビームが効果的に防御される。 The laser defense method in the second example has the same effects as in the first example. In addition, in the laser protection method in the second example, even when the laser beam emitted from the threat object is corrected, the corrected laser beam is effectively protected by changing the characteristics of the protection region.
(第3例)
図21は、第3例におけるレーザ防御方法の手順を示すフローチャートである。
(Third example)
FIG. 21 is a flowchart showing the procedure of the laser protection method in the third example.
第3例におけるレーザ防御方法は、第1例または第2例におけるレーザ防御方法において、脅威物体破壊モードを実行するステップ(第5ステップS5)が付加されている例に相当する。脅威物体破壊モードを実行するステップ(第5ステップS5)は、例えば、目標位置に防御領域を生成するステップ(上述の第3ステップS3)の後に付加されるか、あるいは、レーザビームの特性を変更するステップ(上述の第4ステップS4)の後に付加される。脅威物体破壊モードは、破壊用レーザビームを脅威物体に直接照射して、脅威物体を破壊するモードである。脅威物体破壊モードにおいては、上述の方向調整装置30は、光学系16を調整することにより、レーザビームの照射方向を、目標位置Tに向かう方向から、脅威物体200に向かう方向に変更する。
The laser protection method in the third example corresponds to an example in which a step of executing the threat object destruction mode (fifth step S5) is added to the laser protection method in the first example or the second example. The step of executing the threat object destruction mode (fifth step S5) is added after, for example, the step of generating the defense region at the target position (the above-described third step S3), or the characteristics of the laser beam are changed. Is added after the step (the above-mentioned fourth step S4). The threat object destruction mode is a mode in which the threat object is destroyed by directly irradiating the threat object with a laser beam for destruction. In the threat object destruction mode, the above-described
脅威物体破壊モードは、防御対象物100と脅威物体200との間の距離、あるいは、レーザ照射部12と脅威物体200との間の距離が所定の閾値以下となったとき(閾値以下となったときのみ)に、実行されるようにしてもよい。
In the threat object destruction mode, when the distance between the
第3例におけるレーザ防御方法では、第1例または第2例と同様の効果を奏する。加えて、第3例におけるレーザ防御方法では、防御モードと脅威物体破壊モードとの切り替えにより、より適切な防衛モードを選択することが可能となる。 The laser defense method in the third example has the same effect as the first example or the second example. In addition, in the laser defense method in the third example, a more appropriate defense mode can be selected by switching between the defense mode and the threat object destruction mode.
(第4例)
図22は、第4例におけるレーザ防御方法の手順を示すフローチャートである。
(Fourth example)
FIG. 22 is a flowchart showing the procedure of the laser protection method in the fourth example.
第4例におけるレーザ防御方法では、第1ステップS1’において、脅威物体200の位置が推定される。脅威物体200の位置の推定は、上述の位置推定処理部56を用いて行われてもよい。位置推定処理部56は、過去に取得された脅威物体200の位置および速度に基づいて、脅威物体200の仮想位置を推定してもよい。代替的に、位置推定処理部56は、電磁波検出装置80によって取得される電磁波(脅威物体200が発する電磁波)に基づいて、脅威物体200の存在する可能性のある位置(仮想位置)を推定してもよい。推定される仮想位置は、1つの仮想位置200−1であってもよいが、複数の仮想位置200−1乃至200−n、または、領域200−Wであってもよい。なお、脅威物体200の位置が完全に不明である場合には、位置推定処理部56は、記憶装置52に予め記憶されたデフォルト位置(デフォルト領域を含む)を、脅威物体200の位置として推定してもよい。
In the laser protection method in the fourth example, the position of the
レーザ防御方法の第2ステップS2’は、目標位置Tを決定するステップである。目標位置Tは、推定された脅威物体200の位置と防御対象物100の位置との間の位置である。なお、脅威物体200の位置として複数の位置(例えば、図10において、符号200−1乃至200−nによって示される複数の位置を参照)が推定される場合には、目標位置Tは、複数の位置(例えば、図10において、符号T1乃至Tnによって示される複数の位置を参照)を含んでいてもよい。目標位置Tを決定するステップは、上述の目標位置決定処理部54を用いて行われてもよい。
The second step S2 'of the laser protection method is a step of determining the target position T. The target position T is a position between the estimated position of the
レーザ防御方法の第3ステップS3’は、目標位置TにレーザビームBを照射するステップである。目標位置TにレーザビームBを照射することにより、目標位置Tに防御領域Dが生成される。目標位置Tに複数の位置が含まれる場合には、複数の目標位置T1乃至Tnに、複数のレーザビームB1乃至Bnが、それぞれ照射されてもよい。目標位置TにレーザビームBを照射するステップは、上述のレーザ照射装置10を用いて行われてもよい。
The third step S3 'of the laser protection method is a step of irradiating the target position T with the laser beam B. By irradiating the target position T with the laser beam B, a defense region D is generated at the target position T. When the target position T includes a plurality of positions, the plurality of target positions T1 to Tn may be irradiated with the plurality of laser beams B1 to Bn, respectively. The step of irradiating the target position T with the laser beam B may be performed using the
レーザ防御方法の第4ステップS4’は、脅威物体200の位置を取得するステップである。脅威物体200の位置の取得は、上述の位置取得装置70を用いて行われてもよい。
The fourth step S4 'of the laser protection method is a step of acquiring the position of the
レーザ防御方法の第5ステップS5’は、新たな目標位置Tnewを決定するステップである。新たな目標位置Tnewは、取得された脅威物体200の位置と防御対象物100の位置との間の位置である。新たな目標位置Tnewは、例えば、脅威物体200上の任意の1点と、防御対象物100上の任意の1点との間の位置である。なお、新たな目標位置Tnewを決定するステップは、上述の目標位置決定処理部54を用いて行われてもよい。
The fifth step S5 'of the laser protection method is a step of determining a new target position Tnew. The new target position Tnew is a position between the acquired position of the
レーザ防御方法の第6ステップS6’は、新たな目標位置Tnewに新たなレーザビームを照射するステップである。新たな目標位置Tnewに新たなレーザビームを照射することにより、新たな目標位置Tnewに新たな防御領域Dnewが生成される。なお、新たな目標位置Tnewにレーザビームを照射するステップは、上述のレーザ照射装置10を用いて行われてもよい。
The sixth step S6 'of the laser protection method is a step of irradiating a new laser beam to the new target position Tnew. By irradiating a new laser beam to the new target position Tnew, a new defense area Dnew is generated at the new target position Tnew. Note that the step of irradiating the new target position Tnew with the laser beam may be performed using the
なお、第4例におけるレーザ防御方法において、第3ステップS3’または第6ステップS6’の後に、第2例における第4ステップS4(レーザビームの特性の変更)が実行されてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、第6ステップS6’の後に、第3例における第5ステップS5(脅威物体破壊モードの実行)が実行されてもよい。 In the laser protection method in the fourth example, the fourth step S4 (change of the characteristics of the laser beam) in the second example may be executed after the third step S3 'or the sixth step S6'. Alternatively or additionally, the fifth step S5 (execution of the threat object destruction mode) in the third example may be executed after the sixth step S6 '.
第4例におけるレーザ防御方法では、第1例、第2例、または、第3例と同様の効果を奏する。加えて、第4例におけるレーザ防御方法では、脅威物体の位置が正確に把握できない場合(あるいは、全く把握できない場合)であっても、脅威物体の仮想位置に基づいて、脅威物体からのレーザビームに対して防御を行うことが可能である。 The laser defense method in the fourth example has the same effects as the first example, the second example, or the third example. In addition, in the laser protection method in the fourth example, even when the position of the threat object cannot be accurately grasped (or when it cannot be grasped at all), the laser beam from the threat object is based on the virtual position of the threat object. Can be defended against.
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is obvious that the embodiments can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention. Various techniques used in each embodiment or modification can be applied to other embodiments or modifications as long as no technical contradiction arises.
1 :レーザ防御システム
10 :レーザ照射装置
10A :第1照射装置
10B :第2照射装置
10C :第3照射装置
12 :レーザ照射部
12A :第1レーザ照射部
12B :第2レーザ照射部
14 :光源
14A :第1光源
14B :第2光源
16 :光学系
16A :第1光学系
16B :第2光学系
20 :特性変更機構
30 :方向調整装置
30A :第1調整装置
30B :第2調整装置
40 :焦点距離調整装置
40A :第1焦点距離調整装置
40B :第2焦点距離調整装置
50 :制御装置
52 :記憶装置
54 :目標位置決定処理部
56 :位置推定処理部
57 :プラズマ生成指令部
70 :位置取得装置
80 :電磁波検出装置
100 :防御対象物
200 :脅威物体
200' :第2脅威物体
200−1、200−2、200−n:仮想位置
200−W :領域
200A :高出力レーザ照射部
200B :移動体
B :レーザビーム
B1 :第1レーザビーム
B2 :第2レーザビーム
B3 :第3レーザビーム
Bn :第nレーザビーム
BE :レーザビーム
D、D2、Dn、Dnew:防御領域
T、T1、T2、T3、Tn、Tnew:目標位置
1: Laser protection system 10:
Claims (18)
前記レーザビームを照射する目標位置を決定する制御装置と、
前記目標位置に前記レーザビームが照射されるように、前記レーザビームの照射方向を調整する方向調整装置と
を具備し、
前記制御装置は、脅威物体と防御対象物との間の位置を前記目標位置として決定し、
前記方向調整装置は、前記制御装置からの指令に基づいて、前記レーザビームの照射方向を調整し、
前記レーザ照射装置は、前記制御装置からの指令に基づいて、前記目標位置に前記レーザビームを照射することにより、前記目標位置に防御領域を生成する
レーザ防御システム。 A laser irradiation apparatus for irradiating a laser beam;
A control device for determining a target position for irradiating the laser beam;
A direction adjusting device that adjusts an irradiation direction of the laser beam so that the laser beam is irradiated to the target position;
The control device determines a position between a threat object and a defense object as the target position,
The direction adjusting device adjusts an irradiation direction of the laser beam based on a command from the control device,
The laser irradiation device generates a defense region at the target position by irradiating the target position with the laser beam based on a command from the control device.
前記制御装置は、脅威物体の位置と防御対象物の位置との両方に基づいて前記目標位置を決定する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 1,
The said control apparatus determines the said target position based on both the position of a threat object, and the position of the defense target object The laser defense system.
前記レーザ照射装置は、前記レーザビームの照射中に、前記レーザビームの特性を変更する特性変更機構を備える
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 1 or 2,
The laser irradiation apparatus includes a characteristic changing mechanism that changes a characteristic of the laser beam during irradiation of the laser beam.
変更される前記特性は、前記目標位置における前記レーザビームの強度分布である
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 3,
The characteristic to be changed is an intensity distribution of the laser beam at the target position.
前記脅威物体の位置を取得する位置取得装置を更に具備し、
前記制御装置は、前記位置取得装置により取得された前記脅威物体の位置に基づいて、前記目標位置を決定する
レーザ防御システム。 In the laser protection system according to any one of claims 1 to 4,
A position acquisition device for acquiring the position of the threat object;
The control device determines the target position based on the position of the threat object acquired by the position acquisition device.
前記脅威物体の位置が不明である時、前記制御装置は、前記脅威物体の仮想位置に基づいて前記目標位置を決定する
レーザ防御システム。 In the laser protection system according to any one of claims 1 to 4,
When the position of the threat object is unknown, the control device determines the target position based on a virtual position of the threat object.
前記脅威物体の位置を取得する位置取得装置を更に具備し、
前記制御装置は、前記位置取得装置により取得された前記脅威物体の位置に基づいて、新たな目標位置を決定し、
前記制御装置は、前記レーザビームの照射目標を、前記仮想位置に基づいて決定された前記目標位置から前記新たな目標位置に変更する変更指令を、前記レーザ照射装置に送信し、
前記レーザ照射装置は、前記変更指令に基づいて、前記新たな目標位置に、新たなレーザビームを照射する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 6,
A position acquisition device for acquiring the position of the threat object;
The control device determines a new target position based on the position of the threat object acquired by the position acquisition device,
The control device transmits a change command for changing the irradiation target of the laser beam from the target position determined based on the virtual position to the new target position, to the laser irradiation device,
The laser irradiation apparatus irradiates a new laser beam to the new target position based on the change command.
前記レーザ照射装置は、前記レーザビームを照射することにより、前記防御領域にプラズマを生成する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to any one of claims 1 to 7,
The laser irradiation apparatus generates plasma in the protection region by irradiating the laser beam.
前記制御装置は、脅威物体破壊モード、または、防御モードを選択的に実行し、
前記脅威物体破壊モードは、前記脅威物体に破壊用レーザビームを直接照射することにより前記脅威物体を破壊するモードであり、
前記防御モードは、前記目標位置に防御用レーザビームである前記レーザビームを照射することにより前記防御領域を生成するモードである
レーザ防御システム。 The laser protection system according to any one of claims 1 to 8,
The control device selectively executes a threat object destruction mode or a defense mode,
The threat object destruction mode is a mode in which the threat object is destroyed by directly irradiating the threat object with a laser beam for destruction.
The defense mode is a mode in which the defense region is generated by irradiating the target position with the laser beam that is a defense laser beam.
前記脅威物体が発する電磁波を検出する電磁波検出装置を更に具備し、
前記制御装置は、前記電磁波検出装置による前記電磁波の検出に基づいて、前記目標位置の算出を開始する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to any one of claims 1 to 9,
Further comprising an electromagnetic wave detection device for detecting an electromagnetic wave emitted by the threat object,
The control device starts calculation of the target position based on detection of the electromagnetic wave by the electromagnetic wave detection device.
前記電磁波検出装置は、レーダ波検出用受信機、光センサ、または、温度センサのうちの少なくとも1つを含む
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 10,
The electromagnetic wave detection device includes at least one of a radar wave detection receiver, an optical sensor, or a temperature sensor.
前記制御装置は、前記脅威物体と前記防御対象物とを結ぶ線分と、前記レーザビームとのオーバーラップ長さが閾値以上になるように前記目標位置を決定する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to any one of claims 1 to 11,
The said control apparatus determines the said target position so that the overlap length with the line segment which connects the said threat object and the said defense target object, and the said laser beam becomes more than a threshold value The laser defense system.
前記レーザ照射装置は、第1照射装置と第2照射装置とを含み、
前記レーザビームは、第1レーザビームと第2レーザビームとを含み、
前記方向調整装置は、
前記第1レーザビームの照射方向を調整する第1調整装置と、
前記第2レーザビームの照射方向を調整する第2調整装置と
を含み、
前記第1照射装置は、前記目標位置に前記第1レーザビームを照射し、
前記第2照射装置は、前記目標位置または前記目標位置とは異なる第2目標位置に前記第2レーザビームを照射する
レーザ防御システム。 The laser protection system according to any one of claims 1 to 12,
The laser irradiation apparatus includes a first irradiation apparatus and a second irradiation apparatus,
The laser beam includes a first laser beam and a second laser beam,
The direction adjusting device includes:
A first adjustment device for adjusting the irradiation direction of the first laser beam;
A second adjusting device for adjusting the irradiation direction of the second laser beam,
The first irradiation device irradiates the first laser beam to the target position,
The second irradiation apparatus irradiates the second laser beam to the target position or a second target position different from the target position.
前記制御装置は、合成モードと分散モードとを選択的に実行し、
前記合成モードは、前記目標位置に、前記第1レーザビームおよび前記第2レーザビームが照射されるように、前記第1調整装置および前記第2調整装置に調整指令を送信するモードであり、
前記分散モードは、前記目標位置に前記第1レーザビームが照射され、前記第2目標位置に前記第2レーザビームが照射されるように、前記第1調整装置および前記第2調整装置に調整指令を送信するモードである
レーザ防御システム。 The laser protection system according to claim 13,
The control device selectively executes a synthesis mode and a distributed mode,
The synthesis mode is a mode for transmitting an adjustment command to the first adjustment device and the second adjustment device so that the first laser beam and the second laser beam are irradiated to the target position.
In the dispersion mode, an adjustment command is sent to the first adjustment device and the second adjustment device so that the first laser beam is irradiated to the target position and the second laser beam is irradiated to the second target position. Is a mode to transmit a laser protection system.
前記脅威物体と防御対象物との間の位置を目標位置として決定するステップと、
前記目標位置にレーザビームを照射することにより、前記目標位置に防御領域を生成するステップと
を具備する
レーザ防御方法。 Obtaining or estimating the position of a threat object;
Determining a position between the threat object and a defense object as a target position;
Irradiating the target position with a laser beam to generate a protection area at the target position.
前記目標位置に防御領域を生成するステップの後に、前記レーザビームの特性を変更するステップを備える
レーザ防御方法。 The laser protection method according to claim 15,
After the step of generating a defense region at the target position, a step of changing the characteristics of the laser beam is provided.
前記レーザビームを前記脅威物体に直接照射する脅威物体破壊モードを実行するステップを更に備える
レーザ防御方法。 The laser protection method according to claim 15 or 16,
A laser protection method, further comprising: executing a threat object destruction mode in which the threat object is directly irradiated with the laser beam.
前記目標位置は、前記脅威物体の位置が不明である時に決定される目標位置であり、
前記脅威物体の位置が取得された後、取得された前記脅威物体の位置と前記防御対象物との間の位置を新たな目標位置として決定するステップと、
前記新たな目標位置に、新たなレーザビームを照射することにより、前記新たな目標位置に新たな防御領域を生成するステップと
を更に備える
レーザ防御方法。
The laser protection method according to any one of claims 15 to 17,
The target position is a target position determined when the position of the threat object is unknown,
After the position of the threat object is acquired, determining a position between the acquired position of the threat object and the defense object as a new target position;
Generating a new defense region at the new target position by irradiating the new target position with a new laser beam. The laser defense method.
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